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연세소식

[연구 프론티어] 기재홍 교수팀, 동일한 크기와 특정 모양의 입자 생산기술을 이용한 암진단 및 치료용 디스크입자 개발

연세대학교 홍보팀 / news@yonsei.ac.kr
2016-02-02

기재홍 교수팀, 동일한 크기와 특정 모양의 입자 생산기술을 이용한 암진단 및 치료용 디스크입자 개발

 

미국화학학회지(ACS Nano)에 논문 게재

 

 

동일한 크기와 모양의 나노·마이크로 입자를 대량으로 생산하는 합성 및 물성 제어기술이 개발됐다. 본 기술은 바이오 이미징, 바이오 센싱, 약물전달 시스템에 적용될 수 있는 나노기술로 원주캠퍼스에 특화된 의공학 기술과의 협동 연구를 통해 향후 지속적인 발전을 이룩할 것으로 기대되는 융합 기술이다.

 

의공학부 기재홍 교수 연구팀은 나노·마이크로 입자의 크기, 모양, 표면특성, 기계적 강도가 인체내에서 조영제나 약물전달체로 작용하는 데 있어 매우 중요한 영향을 미치는 요소라는 점에 착안했다. 이러한 입자들의 특성을 균일하게 제어하고 대량으로 생산할 수 있는 기술을 개발했으며 생산된 입자들을 다양한 암 모델에 적용해 입자의 체내 분포를 비교 분석했다 (그림 1).

 

그림 1. 디스크 입자생산과정 및 암 주변 혈관내 입자의 축적효과 비교

 

입자의 크기, 모양, 표면특성, 기계적 강도의 정밀한 제어기술은 입자들의 면역반응을 최소화 시키면서 체내에서 오랫동안 순환시키는 것을 가능하게 한다. 또한 암세포의 빠른 성장과 함께 비정상적으로 형성되는 암 주변 신생혈관에 이러한 입자들을 효과적으로 축적시킬 수 있다. 이러한 연구 결과는 「미국화학학회지(ACS Nano)」 2015년 12월 22일자에 게재됐다.

 

본 연구팀은 이러한 기술을 바탕으로 실제 적혈구 크기의 약 5~10배 작은 디스크 모양의 soft polymer 입자를 제작했으며, 이 입자의 암 진단 및 치료 효과를 극대화 시키기 위해 20nm의 산화철 나노큐브를 합성해 다량으로 입자 내 로딩했다 (그림 2). 또한 입자의 위치와 축적률을 정량적으로 평가하기 위해 방사선 동위 원소인 64Cu를 입자에 표적해 체내 분포를 분석했다.

 

그림 2. 디스크 입자생산 및 특성분석

 

실험을 통해 해당 입자가 고유한 크기와 모양, 그리고 기계적 강도로 인해 체내에서 오랫동안 순환할 수 있으며 암 주변의 신생혈관에 효과적으로 축적되는 것을 확인할 수 있었다.

 

이러한 입자의 생산 기술은 의료기기 연구 및 개발로 발전을 이룩한 우리 대학교 의공학부의 의공학 기술과의 긴밀한 협동 연구를 통해 입자의 대량 생산과 자동화 시스템 구축 그리고 초정밀 나노입자 제어 기술로 발전되고 있다.

 

한편 본 연구팀은 이러한 기술을 확대 발전시켜 바이오 이미징, 바이오 센싱, 약물전달 시스템과 더불어 환경, 섬유, 화장품, 패키징 기술과의 융합기술로 확대 발전을 추진하고 있다.

 

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